KR102068158B1 - 사용자 맞춤형 약물 주입 시스템 - Google Patents

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KR102068158B1
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regulator
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박융석
김종철
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사회복지법인 삼성생명공익재단
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Abstract

본 발명은 사용자 맞춤형 약물 주입 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시스템은, 약물의 투입을 위한 동력을 제공하는 인공근육부, 인공근육부의 외측에 형성되는 절연막, 복수개의 격막들이 내부에 이격되어 형성되는 챔버(chamber) 및 사용자의 상태 정보를 측정하기 위한 감지부를 포함하는 주입 펌프(Infusion pump), 약물의 이동을 위한 복수개의 채널들을 포함하는 레귤레이터(Regulator), 주입 펌프의 감지부를 통해 측정된 사용자의 상태 정보에 기초하여 사용자의 약물 투입량을 추정하기 위한 서버, 및 약물 주입을 위한 어플리케이션의 구동이 가능한 사용자 단말을 포함하되, 주입 펌프 및 레귤레이터는 사용자의 신체에 인입될 수 있다.

Description

사용자 맞춤형 약물 주입 시스템{USER CUSTOMIZED DRUG INJECTION SYSTEM}
본 발명은 사용자 맞춤형 약물 주입 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체에 삽입 가능한 레귤레이터(Regulator) 및 주입 펌프(Infusion pump)를 이용하여 사용자의 상태에 맞는 필요량의 약물을 주입할 수 있으며, 사용자의 상태 분석을 통해 사용자의 건강을 종합적으로 관리할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 약물 주입량을 조절하기 위한 레귤레이터는 약물이 이동하는 튜브의 직경을 물리적으로 조절하는 기계적인 방식을 통해 약물 주입량을 조절하는 것을 특징으로 한다. 이러한 종래의 방식은 약물 주입량을 정확하게 계산하여 조절하기 어렵다는 문제가 있고, 이러한 문제를 개선하여 정확도를 높이기 위해서는 여러 구성들이 추가되어야 하므로 레귤레이터 자체의 부피가 커지는 문제가 있다. 이와 같이 부피가 커지게 되면 휴대성이 감소하여 레귤레이터의 사용 범위가 제한될 수 밖에 없다.
한편, 물리적 압력을 이용하여 약물을 체내로 주입하는 동력을 제공하는 주입 펌프는 장시간 약물을 투여해야 하는 환자들의 요구에 맞추어 체내에 이식되는 형태로 기술 개발이 이루어져 오고 있다. 다만, 대부분의 종래 기술들은 체내에 이식된 이후에 환자의 현재 상태에 알맞은 약물 투입량을 조절하는 등의 관리가 어려운 문제가 있다.
전술한 문제들로 인해 레귤레이터와 주입 펌프를 결합하여 약물 투입량을 정확하게 조절할 수 있으면서 체내로 삽입 가능한 약물 주입 장치에 대한 필요성이 대두되고 있다.
또한, 체내로 삽입 가능한 약물 주입 장치을 이용하여 환자의 체내 성분을 분석하고, 분석된 결과를 통해 환자의 상태를 실시간으로 파악하여 환자의 추가 질환의 발병 여부, 환자에게 현재 필요한 약물이 무엇인지 여부, 필요한 약물의 적정 투입량은 얼마인지 여부 등을 분석할 수 있는 종합 관리 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2009-0061052호 (2009.06.15)
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전압의 변화에 반응하는 고분자 물질을 이용하여 전기적 신호를 통해 약물 투입량을 조절하고, 체내에 인입이 가능할 정도로 부피를 최소화할 수 있는 레귤레이터를 포함하는 시스템을 제공함에 목적이 있다.
또한, 레귤레이터의 신체 내부에서의 동작을 위한 동력 및 약물을 제공함과 동시에 신체 내부 성분을 측정할 수 있는 주입 펌프를 포함하는 시스템을 제공함에 목적이 있다.
더불어, 전술한 레귤레이터 및 주입 펌프를 이용한 사용자의 체내 성분 분석을 통해 사용자의 상태를 실시간으로 판단하고 외부 단말을 통해 사용자에게 제공함으로써 약물 투입량, 추가 질환 발병 여부 등 사용자의 건강 상태를 종합적으로 관리할 수 있도록 하는 사용자 맞춤형 시스템을 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 약물 주입 시스템은, 약물의 투입을 위한 동력을 제공하는 인공근육부, 인공근육부의 외측에 형성되는 절연막, 복수개의 격막들이 내부에 이격되어 형성되는 챔버(chamber) 및 사용자의 상태 정보를 측정하기 위한 감지부를 포함하는 주입 펌프(Infusion pump), 약물의 이동을 위한 복수개의 채널들을 포함하는 레귤레이터(Regulator), 주입 펌프의 감지부를 통해 측정된 사용자의 상태 정보에 기초하여 사용자의 약물 투입량을 추정하기 위한 서버, 및 약물 주입을 위한 어플리케이션의 구동이 가능한 사용자 단말을 포함하되, 주입 펌프 및 레귤레이터는 사용자의 신체에 인입될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 복수개의 격막들 각각의 일측 단부와 챔버의 내벽의 사이에는 약물의 이동을 위한 통로가 형성되며, 상호 인접한 통로들은 챔버의 중심축을 기준으로 하여 서로 반대 방향으로 엇갈려 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 감지부는, 사용자의 신체 내부에서 혈액 또는 혈장을 수집하기 위한 탐침자(Probe) 및 탐침자를 통해 수집된 혈액 또는 혈장에 대한 성분을 분석하기 위한 시료가 수용된 시료저장부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 주입 펌프는, 약물을 체외로부터 주입 펌프로 충전하기 위해 피부조직에 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 약물보충부 및 챔버와 연결되어 약물이 체내 또는 레귤레이터에 투입되는 속도를 조절하는 약물투입부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레귤레이터는 체외에서 별도로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들 각각의 내부에는 전압의 변화에 따라 분자 배열이 변화하는 고분자 물질이 수용되며, 수용된 고분자 물질의 배향에 따라 복수개의 채널들 각각의 온 또는 오프 여부가 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들 각각의 내벽은 전압의 변화에 따라 분자 배열이 변화하는 고분자 물질로 형성되며, 형성된 내벽의 수축 또는 팽창에 의한 직경 변화에 따라 복수개의 채널들 각각의 온 또는 오프 여부가 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 사용자 단말에 대한 사용자로부터 인가된 외부 입력을 통해 인공근육의 수축 여부 및 복수개의 채널들 각각의 온 또는 오프 여부에 대한 제어가 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예로서 제공되는 시스템에 따르면, 전압의 변화에 반응하는 고분자 물질을 이용한 레귤레이터를 통해 전기적으로 약물 투입량을 조절함으로써 약물 투입량의 정확성을 종래 대비 대폭 향상시킬 수 있으며, 부피를 최소화하여 체내의 인입이 가능하므로 휴대의 편의성 및 편리성이 확보될 수 있다.
또한, 레귤레이터와 연결되어 함께 체내의 인입이 가능한 주입 펌프를 통해 레귤레이터의 신체 내부에서의 동작을 위한 동력 및 약물을 안정적으로 제공할 수 있으며, 체내 성분의 측정함으로써 사용자의 상태에 맞는 적정량의 약물이 투입될 수 있도록 할 수 있다.
더불어, 전술한 레귤레이터 및 주입 펌프를 이용한 사용자의 체내 성분 분석을 통해 사용자의 상태를 실시간으로 판단하고 외부 단말을 통해 사용자에게 제공함으로써 사용자 스스로가 약물 투입량, 추가 질환 발병 여부 등을 종합적으로 관리할 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 약물 주입 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 챔버 내부의 복수개의 격막들의 배치된 형태를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지부에 포함된 탐침자 및 시료저장부가 혈관에 인접하여 배치된 형태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레귤레이터 내부에 형성된 복수개의 채널들의 형태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들 내부에 수용된 고분자 물질의 배향이 변화하는 모습을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들의 내벽을 형성하는 고분자 물질의 배향 변화에 따라 내벽이 팽창 또는 수축하는 모습을 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 구성을 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 약물 주입 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 약물 주입 시스템은, 약물의 투입을 위한 동력을 제공하는 인공근육부(120), 인공근육부(120)의 외측에 형성되는 절연막(110), 복수개의 격막들(131)이 내부에 이격되어 형성되는 챔버(chamber)(130) 및 사용자의 상태 정보를 측정하기 위한 감지부(140)를 포함하는 주입 펌프(Infusion pump)(100), 약물의 이동을 위한 복수개의 채널들(210)을 포함하는 레귤레이터(Regulator)(200), 주입 펌프(100)의 감지부(140)를 통해 측정된 사용자의 상태 정보에 기초하여 사용자의 약물 투입량을 추정하기 위한 서버(300), 및 약물 주입을 위한 어플리케이션의 구동이 가능한 사용자 단말(400)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 주입 펌프(100)는 챔버(130)의 외면을 인공근육부(120)가 감싸는 구조를 가질 수 있다. 이와 같은 구조를 통해 인공근육부(120)의 수축 또는 이완에 따라 생성되는 동력이 챔버(130)에 전달될 수 있으며, 전달된 동력에 의해 챔버(130)가 수축 또는 팽창됨에 따라 약물이 챔버(130) 내부에서 이동하여 레귤레이터(200)로 전달될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 인공근육부(120)의 외측에는 절연막(110)이 형성되는데, 이러한 절연막(110)은 인공근육부(120)가 주입 펌프(100)의 주변 조직과 연계되는 것을 차단하기 위한 것이다. 즉, 주입 펌프(100)는 사용자의 신체에 인입될 수 있으므로, 체내에 인입되에 장시간이 소요됨에 따라 발생되는 섬유화, 주변 조직과의 연계 등의 문제로 인해 인공근육부(120)가 제대로 동작하지 않는 것을 방지하기 위해서 인공근육부(120)의 외측을 절연막(110)이 감싸는 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 감지부(140)는 사용자의 상태 정보를 측정하는데, 상태 정보란 사용자가 약물 투입을 위해 고려되어야 할 체내 성분 정보에 관한 것이다. 예를 들어, 상태 정보는 혈액 정보, 생체 전류 정보 등일 수 있으며, 이러한 상태 정보에 기초하여 사용자가 현재 앓고 있는 질환의 중증도, 추가 질환의 발병 가능성 등이 서버(300)를 통해 판단되고 약물 투입량이 추정될 수 있다. 예를 들어, 당뇨를 앓고 있는 사용자의 혈액 정보가 감지부(140)를 통해 측정되면, 서버(300)를 통해 혈액 정보에 기초하여 사용자의 혈당 수치 및 그에 따른 인슐린 투입량이 추정될 수 있다. 즉, 주입 펌프(100)의 감지부(140)를 통해 사용자별로 알맞은 양의 약물이 투입될 수 있도록 하여 효과적이고 정확한 약물 치료가 수행될 수 있도록 할 수 있다.
한편, 감지부(140)는 상태 정보의 측정을 위해 체내의 조직과 접촉될 수 있어야 하므로, 주입 펌프(100)의 최외측에 형성될 수 있다. 예를 들어, 감지부(140)는 절연막(110)의 외부로 돌출되는 형태로 형성되거나, 절연막(110)과 함께 인공근육부(120)의 외측에 형성될 수 있다. 감지부(140)의 구성 및 구조에 관해서는 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 후술하도록 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 주입 펌프(100)는 약물을 체외로부터 주입 펌프(100)로 충전하기 위해 피부조직에 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 약물보충부(150) 및 챔버(130)와 연결되어 약물이 체내에 투입되는 속도를 조절하는 약물투입부(160)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 약물보충부(150)는 신체로 인입되어 사용되는 주입 펌프(100) 내에 저장된 약물이 모두 체내로 투입된 경우 체외로부터 약물이 원활하게 충전될 수 있도록 하기 위한 구성이다. 이때, 약물보충부(150)는 체내에서의 위치를 체외서 손쉽게 인지할 수 있도록 자석 또는 신호발생기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 약물보충부(150)가 신호발생기를 포함하는 경우, 체외에서 신호수신기를 통해 신호발생기에서 생성하는 위치신호가 감지되고, 감지된 위치신호에 기초하여 약물보충부(150)가 체내에서 배치된 위치가 파악될 수 있다. 사용자는 이와 같이 위치가 파악된 약물보충부(150)로 주사기 등을 통해 약물을 손쉽게 충전시킬 수 있다.
한편, 약물보충부(150)는 피부조직에 소정의 간격으로 이격되어 배치될 수 있는데, 이는 자석 또는 신호발생기를 포함하는 약물보충부(150)에서 위치를 인지할 수 있도록 생성하는 자성 또는 위치신호가 원활히 체외에서 감지될 수 있도록 하기 위함이다. 약물보충부(150)가 피부조직과 가깝게 배치될수록 체외에서 감지되는 신호 또는 자성의 크기는 더 커질 수 있으나 주입펌프 자체에 가해지는 충격으로 인한 손상의 위험도는 더욱 커지므로, 안정적으로 약물 보충이 수행될 수 있도록 약물보충부(150)는 피부조직에 소정의 간격으로 이격되어 배치(ex. 진피층과 피하지방층의 경계면 아래 등에 배치)될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 약물투입부(160)는 챔버(130) 내부에 수용된 약물이 주입 펌프(100)의 외부(i.e. 체내)로 투입 또는 레귤레이터(200)로 전달되도록 하기 위한 통로로서, 약물이 투입 또는 전달되는 속도를 조절하기 위해서 인공근육부(120)의 수축력에 따라 약물투입부(160)의 직경은 변화할 수 있다. 예를 들어, 평상 시 약물 투입 시에는 항상 일정한 직경을 유지하다가 약물 투입이 빠르게 이루어져야 하는 비상 상황(ex. 저혈당쇼크 등)에는 직경이 좁아져서 약물의 투입 또는 전달을 위해 약물에 가해지는 압력을 높일 수 있으며, 이를 통해 빠르게 약물을 체내로 투입하거나 레귤레이터(200)로 전달시켜 비상 상황에 대처할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 전술한 약물투입부(160) 직경 변화는 주입 펌프(100)에 더 포함된 제어부에 의해 수행될 수 있다. 제어부는 약물투입부(160)의 직경 조절뿐만 아니라 감지부(140)의 동작 여부, 인공근육부(120)의 동작 여부 등을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 주입 펌프(100)는 서버(300) 및 사용자 단말(400)과 정보를 송수신하기 위한 통신부를 더 포함할 수 있다. 이러한 통신부는 근거리 통신 모듈인 블루투스(Bluetooth) 통신 모듈, BLE(Bluetooth low energy) 통신 모듈, 지그비(Zigbee) 통신 모듈, 비콘(Beacon) 통신 모듈 등을 비롯하여 와이파이(Wifi) 통신 모듈, UWB(Ultra Wideband) 통신모듈, LoRaWAN 통신 모듈 등을 포함할 수 있으나, 전술한 예시에 국한되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 챔버(130) 내부의 복수개의 격막들(131)의 배치된 형태를 나타낸다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 2와 같이 복수개의 격막들(131) 각각의 일측 단부와 챔버(130)의 내벽의 사이에는 약물의 이동을 위한 통로가 형성되며, 상호 인접한 통로들은 챔버(130)의 중심축을 기준으로 하여 서로 반대 방향으로 엇갈려 형성될 수 있다.
도 2의 (a)를 참조하면, 복수개의 격막들(131) 각각은 챔버(130)의 내주면을 따라 형성되고, 각각의 크기는 챔버(130)의 내부 구조에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 2의 (a)와 같이 챔버(130)가 럭비공 형상인 경우, 챔버(130)의 중심에서 멀어질수록 복수개의 격막들(131)의 크기는 작아질 수 있다. 이때, 복수개의 격막들(131) 각각의 일측 단부는 챔버(130)의 내주면을 따라 형성되지 않고 빈 공간을 형성하며, 빈 공간은 약물의 이동을 위한 통로로서 역할을 수행할 수 있다.
한편, 도 2 의 (b)를 참조하면, 챔버(130)의 내부에서 상호 인접한 통로들은 챔버(130)의 수평 방향의 중심축을 기준으로 하여 서로 반대 방향으로 엇갈려 형성될 수 있다. 이는 챔버(130)의 내부를 이동하는 약물의 1회 투입량을 항상 일정하게 유지함과 동시에 약물이 약물투입로를 통해 새어나가는 것을 방지하기 위함이다. 예를 들어, 인공근육부(120)가 이완되어 챔버(130)가 팽창되거나 대기 상태(i.e. 수축 또는 팽창되지 않은 상태)가 되면, 지그재그로 형성된 통로가 개방되면서 복수개의 격막들(131)로 인해 형성된 챔버(130) 내부의 빈 공간으로 약물이 수용될 수 있으며, 엇갈려 있는 통로로 인해 약물이 챔버(130) 외부로 새어나가는 것을 최대한 방지할 수 있다.
도 2의 (c)를 참조하면, 인공근육부(120)가 수축되어 챔버(130)가 수축되면, 지그재그로 형성된 통로가 차단되면서 통로의 빈 공간에 수용된 약물이 약물 투입로 방향으로 이동될 수 있다. 챔버(130)가 수축된 상태에서는 더 이상 약물이 격막들(131) 사이 빈 공간으로 이동될 수 없으며, 다시 도 2의 (b)와 같이 챔버(130)가 팽창되면 약물이 통로를 포함한 챔버(130) 내부의 빈 공간으로 수용될 수 있다.
전술한 바와 같이 복수개의 격막들(131)이 챔버(130)의 내부에 형성되고 약물의 이동을 위한 통로가 형성되면, 인공근육부(120)의 수축-이완 사이클 1회 당 약물 투입량이 일정하게 유지될 수 있으며 약물이 챔버(130)로부터 레귤레이터(200) 또는 체내로 새어나가는 것이 차단되어 효과적으로 약물 투입량이 관리될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지부(140)에 포함된 탐침자(141) 및 시료저장부(142)가 혈관에 인접하여 배치된 형태를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지부(140)는, 사용자의 신체 내부에서 혈액 또는 혈장을 수집하기 위한 탐침자(Probe)(141) 및 탐침자(141)를 통해 수집된 혈액 또는 혈장에 대한 성분을 분석하기 위한 시료가 수용된 시료저장부(142)를 포함할 수 있다. 도 3과 같이 탐침자(141) 및 시료저장부(142)를 포함한 감지부(140)는 혈관(ex. 동맥, 정맥, 모세혈관 등)의 외주연을 따라 혈관에 최대한 밀착되도록 형성될 수 있다. 이때, 탐침자(141)는 혈관 내부로 삽입이 용이하도록 혈관에 인접한 영역에 형성될 수 있으며, 시료저장부(142)는 탐침자(141)에 의해 수집된 혈액 또는 혈장이 이동될 수 있도록 탐침자(141)와 연결될 수 있다. 다만, 전술한 탐침자(141) 및 시료저장부(142)는 이와 같은 형태에 한정되지 않으며, 하나의 구성으로서 혈액 감지 센서로 대체될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 탐침자(141)와 시료분석부를 포함하 감지부(140)에 의한 혈액 성분 분석 과정은 다음과 같다. 먼저. 혈관 내부로 삽입된 탐침자(141)에 의해 혈액 또는 혈장을 수집할 수 있으며, 탐침자(141)를 통해 수집된 혈액 또는 혈장은 곧바로 탐침자(141)와 연결된 시료저장부(142)로 이동될 수 있다. 이동된 혈액 또는 혈장과 시료의 화학 반응 결과에 기초하여 제어부를 통해 혈액 또는 혈장의 성분이 분석될 수 있다. 또한, 분석된 결과에 기초하여 제어부를 통해 상태 정보가 생성될 수 있으며, 생성된 정보는 통신부를 통해 서버(300)로 전달될 수 있다. 서버(300)에서는 전달된 상태 정보를 기초로 사용자에게 알맞은 약물 투입량이 추정될 수 있다.
예를 들어, 사용자가 당뇨 환자인 경우, 탐침자(141)를 통해 획득된 혈액이 시료저장부(142)에 수용된 시료와의 반응을 통해 혈당이 300mg/dl 인 것으로 분석될 수 있다. 혈당이 300mg/dl 이라는 정보는 서버(300)로 전달될 수 있으며, 혈당 300mg/dl에 알맞은 인슐린 투입량이 추정될 수 있다. 또한, 이와 같이 추정된 정보에 기초하여 인공근육부(120)의 수축 횟수, 레귤레이터(200)의 복수개의 채널들(210)의 온 또는 오프 개수 등이 서버(300)를 통해 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레귤레이터(200)는 신체에 인입되어 사용되기 위해서 주입 펌프(100)와 결합되어 사용될 수 있다. 즉, 일반적으로 레귤레이터(200)는 중력에 의해 이동하는 약물의 투입량을 조절하기 위해서 사용되므로, 레귤레이터(200)가 신체에 인입되는 경우에 약물을 이동시킬 수 있는 동력(ex. 중력 등)이 존재하지 않아 약물을 투입시킬 수 없는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전술한 주입 펌프(100)가 결합되어 약물의 이동을 위한 동력을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레귤레이터(200)는 신체에 인입되어 사용될 수 있을 뿐만 아니라 본 시스템의 다른 구성과의 결합 없이 별도로 체외에서 사용될 수 있다. 체외에서 사용되는 경우, 레귤레이터(200)는 주입 펌프(100)의 결합이 없이 종래의 약물 투입 방식(ex. 중력을 이용한 방식 등)에 적용되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 수액 조절 세트에서 튜브 자체의 직경을 조절하는 기계적인 제어 방식을 이용하는 종래의 레귤레이터가 전기적인 제어 방식을 이용하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레귤레이터(200)로 대체되어 사용될 수 있다. 이러한 사용을 통해 체외에서의 약물 투입량의 조절이 보다 정밀하고 정확하게 수행될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레귤레이터(200)는 주입 펌프(100)와 결합되어 체내에서 약물 투입량을 조절하기 위해 사용되거나 주입 펌프(100) 없이 별도로 체외에서 약물 투입량을 조절하기 위해 기존의 약물 주입 장치에 적용되어 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레귤레이터(200) 내부에 형성된 복수개의 채널들(210)의 형태를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레귤레이터(200)는 약물의 투입량을 조절하기 위해 복수개의 채널들(210)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 주입 펌프(100)의 약물투입부(160)를 통해 전달된 약물들은 레귤레이터(200)로 이동되고, 인입수용부를 거쳐 복수개의 채널들(210)로 유입될 수 있다. 복수개의 채널들(210) 각각이 온 또는 오프되거나 복수개의 채널들(210)이 한번에 온 또는 오프됨으로써 약물 투입량이 조절될 수 있다. 복수개의 채널들(210)을 거쳐 이동된 약물들은 투입수용부를 거쳐 체내로 주입될 수 있다.
도 4의 (a)를 참조하면, 인입수용부 및 투입수용부 각각은 레귤레이터(200)의 수직방향 중심축을 기준으로 좌우 대칭인 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 인입수용부 및 투입수용부는 이등변 삼각형 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 4의 (b)를 참조하면, 인입수용부 및 투입수용부는 레귤레이터(200)의 중심을 기준으로 서로 대칭되는 경사구조를 가질 수 있다. 경사면은 인입 또는 투입되는 통로에서 가장 먼 채널(210)이 있는 방향으로 형성될 수 있다. 인입수용부 및 투입수용부가 도 4의 (b)와 같은 경사구조를 가지는 경우, 경사면을 통해 약물의 유속이 조절될 수 있으며, 이를 통해 복수개의 채널들(210) 각각으로 유입되는 약물의 양을 동일하게 유지할 수 있다. 따라서, 도 4의 (b)와 같은 경사구조를 가지는 인입수용부 및 투입수용부를 통해 복수개의 채널들(210)을 통한 약물 조절이 더욱 효과적으로 수행될 수 있다.
전술한 복수개의 채널들(210)의 약물 투입량 조절을 위한 구조 및 온오프 방식은 도 5를 참조하여 보다 자세히 살펴보도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들(210) 내부에 수용된 고분자 물질(211)의 배향이 변화하는 모습을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들(210) 각각의 내부에는 전압의 변화에 따라 분자 배열이 변화하는 고분자 물질(211)이 수용되며, 수용된 고분자 물질(211)의 배향에 따라 복수개의 채널들(210) 각각의 온 또는 오프 여부가 결정될 수 있다. 여기서 말하는 온 상태는 약물이 복수개의 채널들(210)을 통해 이동할 수 있는 상태를 의미하며, 오프 상태는 약물이 복수개의 채널들(210)을 통해 이동할 수 없는 상태를 의미한다.
예를 들어, 액정(Liquid Crystal)과 같은 고분자 물질(211)이 복수개의 채널들(210) 각각에 수용되면 도 5의 (a)와 같이 무작위로 배열되거나 복수개의 채널들(210)을 흐르는 소정의 전압에 의해 채널(210)의 수평 방향으로 배열될 수 있다. 이와 같이 고분자 물질(211)이 배열되는 경우, 고분자 물질(211)은 약물이 복수개의 채널들(210)을 따라 이동하는 것을 방해할 수 있다. 이와 같이 고분자 물질(211)이 배열된 상태가 채널(210)이 오프된 상태라고 할 수 있다.
도 5의 (b)와 같이 복수개의 채널들(210)을 흐르는 소정의 전압에 의해 액정과 같은 고분자 물질(211)이 채널(210)의 수직 방향으로 배열되면, 배열된 고분자 물질(211)의 사이로 약물이 이동할 수 있다. 이와 같이 고분자 물질(211)이 배열된 상태가 채널(210)이 온된 상태라고 할 수 있다. 이때, 고분자 물질(211)의 배열을 결정하는 전압은 고분자 물질(211)마다 다르므로, 고분자 물질(211)의 특징에 맞게 미리 설정될 수 있으며, 사용자 단말(400)을 통해 조절될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들(210)의 내벽을 형성하는 고분자 물질(211)의 배향 변화에 따라 내벽이 팽창 또는 수축하는 모습을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들(210) 각각의 내벽은 전압의 변화에 따라 분자 배열이 변화하는 고분자 물질(211)로 형성되며, 형성된 내벽의 수축 또는 팽창에 의한 직경 변화에 따라 복수개의 채널들(210) 각각의 온 또는 오프 여부가 결정될 수 있다. 즉, 도 5와 같이 고분자 물질(211)이 복수개의 채널들(210) 각각의 내부에 수용될 수 있을 뿐만 아니라 도 6과 같이 내벽 자체가 고분자 물질(211)로 형성되고 직경을 조절하기 위해 내벽의 양측 일 영역이 돌출된 형태로 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 6의 (a)와 같이 내벽을 형성하는 액정과 같은 고분자 물질(211)이 무작위로 배열되거나 복수개의 채널들(210)을 흐르는 소정의 전압에 의해 채널(210)의 수평 방향으로 배열되는 경우, 내벽의 양측 일 영역에 돌출된 부분이 팽창된 상태로 서로 맞닿아 약물이 이동하는 것을 막을 수 있다. 이와 같이 고분자 물질(211)이 배열되어 내벽이 팽창됨에 따라 채널(210) 내부의 직경이 좁아진 상태가 채널(210)이 오프된 상태라고 할 수 있다.
도 6의 (b)와 같이 복수개의 채널들(210)을 흐르는 소정의 전압에 의해 액정과 같은 고분자 물질(211)이 채널(210)의 수직 방향으로 배열되면, 팽창된 상태로 맞닿아 있던 돌출된 부분이 수축되어 채널(210) 내부의 직경이 넓어질 수 있다. 채널(210) 내부의 직경이 넓어짐에 따라 돌출된 부분의 사이로 약물이 이동할 수 있다. 이와 같이 고분자 물질(211)이 배열되어 내벽이 수축됨에 따라 채널(210) 내부의 직경이 넓어진 상태가 채널(210)이 온된 상태라고 할 수 있다.
한편, 전술한 주입 펌프(100) 및 레귤레이터(200)의 각 구성의 동작은 사용자 단말(400)에 의해 제어될 수 있다. 주입 펌프(100) 및 레귤레이터(200)의 각 구성의 동작을 제어하기 위해 사용자 단말(400)은 유무선 네트워크 통신이 가능한 단말일 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(400)은 스마트폰, PMP(Portable Multimedia Player), PDA(Personal Digital Assistants), 데스크탑(Desktop) PC, 랩탑(Laptop) PC, 태블릿(Tablet) PC 등일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 주입 펌프(100) 및 레귤레이터(200)의 제어를 위해 사용자 단말(400)에서는 어플리케이션의 구동이 가능하며, 어플리케이션에 대한 사용자로부터 인가된 외부 입력을 통해 인공근육의 수축 여부, 복수개의 채널들(210) 각각의 온 또는 오프 여부 등이 제어될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 어플리케이션에 대한 입력을 통해 인공근육의 수축 횟수를 결정할 수 있고, 결정된 수축 횟수에 따라 인공근육이 수축되도록 제어할 수 있다. 또한, 복수개의 채널들(210) 각각에 흐르는 전압의 크기를 조절할 수 있으며, 전압의 크기를 제어하여 복수개의 채널들(210) 각각의 온 또는 오프 여부를 결정함으로써 약물이 투입되는 양을 조절할 수 있다.
또한, 사용자 단말(400)은 서버(300)로부터 사용자의 건강 상태(ex. 현재 혈당 수치, 연 단위의 혈당 변화, 추가 질환의 발생 가능성 등)에 대한 정보를 수신하여 어플리케이션을 통해 출력할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(400)을 통해 어플리케이션이 구동되면, 사용자는 현재 혈당 수치는 얼마인지, 혈당 변화의 연간 추이는 어떠한지, 추가 질환이 발생할 가능성이 있는지 여부 등을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 단말(400)을 통해 사용자는 주입 펌프(100) 및 레귤레이터(200)를 원격으로 제어하여 체내에 항상 적정량의 약물이 투입되도록 조절할 수 있을 뿐만 아니라 본인의 건강 상태를 실시간으로 확인하고 관리할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 서버(300)는 주입 펌프(100)로부터 전달된 상태 정보에 기초하여 사용자에게 알맞은 약물 투입량을 추정할 뿐만 아니라 사용자의 건강 상태(ex. 사용자가 앓고 있는 질병의 진행 변화 추이, 추가 질환의 발생 가능성 등)에 대한 정보를 생성할 수 있다. 즉, 서버(300)는 주입 펌프(100)로부터 전달된 상태 정보를 누적하여 저장할 수 있는 데이터베이스를 포함하므로, 데이터베이스에 누적된 정보에 기초하여 사용자의 건강 상태에 대한 종합적인 변화 추이를 분석할 수 있다.
또한, 서버(300)는 주입 펌프(100)로부터 전달된 상태 정보와 표준 건강 정보를 비교하여 추가적인 질병 발생 가능성을 분석할 수 있다. 서버(300)는 이러한 분석 결과를 사용자 단말(400)을 통해 제공함으로써 사용자가 손쉽게 본인의 건강 상태를 체크하고 관리할 수 있도록 할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 주입 펌프 110: 절연막
120: 인공근육부 130: 챔버
131: 복수개의 격막들 140: 감지부
141: 탐침자 142: 시료저장부
150: 약물보충부 160: 약물투입부
200: 레귤레이터 210: 복수개의 채널들
211: 고분자 물질 300: 서버
400: 사용자 단말

Claims (8)

  1. 사용자 맞춤형 약물 주입 시스템에 있어서,
    약물의 투입을 위한 동력을 제공하는 인공근육부, 상기 인공근육부의 외측에 형성되는 절연막, 복수개의 격막들이 내부에 이격되어 형성되는 챔버(chamber) 및 상기 사용자의 상태 정보를 측정하기 위한 감지부를 포함하는 주입 펌프(Infusion pump);
    상기 약물의 이동을 위한 복수개의 채널들을 포함하는 레귤레이터(Regulator);
    상기 주입 펌프의 감지부를 통해 측정된 사용자의 상태 정보에 기초하여 상기 사용자의 약물 투입량을 추정하기 위한 서버; 및
    약물 주입을 위한 어플리케이션의 구동이 가능한 사용자 단말을 포함하되,
    상기 주입 펌프 및 레귤레이터는 상기 사용자의 신체에 인입 가능한 것을 특징으로 하는 약물 주입 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 격막들 각각의 일측 단부와 상기 챔버의 내벽의 사이에는 약물의 이동을 위한 통로가 형성되며,
    상호 인접한 통로들은 상기 챔버의 중심축을 기준으로 하여 서로 반대 방향으로 엇갈려 형성되는 것을 특징으로 하는 약물 주입 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 사용자의 신체 내부에서 혈액 또는 혈장을 수집하기 위한 탐침자(Probe); 및
    상기 탐침자를 통해 수집된 혈액 또는 혈장에 대한 성분을 분석하기 위한 시료가 수용된 시료저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 주입 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 주입 펌프는,
    상기 약물을 체외로부터 상기 주입 펌프로 충전하기 위해 피부조직에 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 약물보충부; 및
    상기 챔버와 연결되어 상기 약물이 체내 또는 상기 레귤레이터에 투입되는 속도를 조절하는 약물투입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 주입 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 레귤레이터는 체외에서 별도로 사용 가능한 것을 특징으로 하는 약물 주입 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 채널들 각각의 내부에는 전압의 변화에 따라 분자 배열이 변화하는 고분자 물질이 수용되며,
    상기 수용된 고분자 물질의 배향에 따라 상기 복수개의 채널들 각각의 온 또는 오프 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 약물 주입 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 채널들 각각의 내벽은 전압의 변화에 따라 분자 배열이 변화하는 고분자 물질로 형성되며,
    상기 형성된 내벽의 수축 또는 팽창에 의한 직경 변화에 따라 상기 복수개의 채널들 각각의 온 또는 오프 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 약물 주입 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 사용자 단말에 대한 상기 사용자로부터 인가된 외부 입력을 통해 상기 인공근육의 수축 여부 및 상기 복수개의 채널들 각각의 온 또는 오프 여부에 대한 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 약물 주입 시스템.
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